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Reportage photographique pour l'ouvrage «L’art d’acclimater les plantes, le jardin de la Villa Thuret» de Catherine Ducatillion et Landy Blanc-Chabaud, aux Editions Quae. © © INRA, SLAGMULDER Christian

Sentir, bouger, communiquer, les plantes aussi !

La sensibilité au vent : le toucher

Les chercheurs de l’Inra ont mis en évidence le rôle majeur du vent dans la régulation de la croissance des plantes, avec un impact important sur les rendements des cultures ou des forêts. Ils ont modélisé ce phénomène pour prédire la résistance des plantes à la verse ou à la cassure.

Par Pascale Mollier
Mis à jour le 04/09/2014
Publié le 30/07/2014

Quand on observe un champ cultivé, les plantes ont une taille assez homogène. De même, les couverts forestiers sont caractérisés par une hauteur dominante. Comment expliquer ce phénomène, alors qu’à la germination des semis, les comportements sont très différents, avec des décalages parfois importants ? Bruno Moulia donne deux explications : « d’une part, la plante « voit » sa voisine en captant le rouge sombre qu’elle réfléchit, et ce, en tout point de la tige. Ainsi, si elle est plus haute que sa voisine, le haut de sa tige ne capte plus de rouge sombre, ce qui lui donne une perception de sa taille (voir partie 2). D’autre part,  une plante plus grande est plus exposée au vent, et le vent a pour effet de ralentir la croissance en hauteur ». Cette double perception permet aux plantes d’un champ ou d’une forêt de pousser de façon relativement coordonnée.

 Le vent régulateur de croissance

  La luzerne enserrée dans un grillage qui l’empêche de bouger avec le vent est plus haute qu’en plein champ.. © Inra, Bruno Moulia
La luzerne enserrée dans un grillage qui l’empêche de bouger avec le vent est plus haute qu’en plein champ. © Inra, Bruno Moulia

L’équipe de Bruno Moulia a observé dès 2005 que de la luzerne enserrée dans un grillage qui l’empêchait de bouger avec le vent était plus haute qu’en plein champ. « Si on continue à la protéger du vent en montant la hauteur de grillage en même temps que la plante pousse, elle peut grandir sans s’arrêter », précise le chercheur. En conditions naturelles, le vent peut freiner la croissance de la plante d’un facteur qui va de 0 à 50%, avec des conséquences importantes pour le rendement. Les plantes s’endurcissent au vent : elles adaptent leur hauteur en fonction de leur exposition au vent et sont d’autant plus petites qu’elles sont soumises à des vents forts.

 Les ressorts de la sensibilité au vent

 Les chercheurs ont établi que, à l’instar des animaux, les plantes perçoivent le vent par une déformation mécanique de leurs cellules. La « pression » du vent déforme la membrane, et agit sur des canaux mécanosensibles qui activent des courants ioniques. En quelques secondes, le stimulus se propage vers les zones de croissance par un processus analogue à l’influx nerveux. Il semble qu’il y ait aussi une composante hydraulique, une onde de pression transmise par le xylème. Enfin, les chercheurs ont montré par des approches de transcriptomique que la réponse au vent modifie l’expression d’environ 2000 à 3000 gènes, et ont identifié les facteurs régulateurs initiaux.

 Un modèle pour prédire la sensibilité au vent

 A partir des connaissances acquises sur les mécanismes de la réponse au vent, les chercheurs ont élaboré un modèle intégrant les différentes étapes : la déformation par le vent, la perception par la plante, la signalisation vers les zones de croissance et la réponse des zones de croissance. Ce modèle peut prédire les quantités de gènes exprimés et dans quelle partie de la plante et, au niveau de la plante entière, il peut prédire la croissance en hauteur et en diamètre. Une collaboration avec le Lerfob (1) à Nancy vise à appliquer ce modèle au hêtre pour contribuer à anticiper le risque de casse des arbres.

La croissance des rosiers est régulée en hauteur par des barres qui passent régulièrement sur les plantes en les courbant, imitant l'effet du vent.. © Inra, Bruno Moulia
La croissance des rosiers est régulée en hauteur par des barres qui passent régulièrement sur les plantes en les courbant, imitant l'effet du vent. © Inra, Bruno Moulia

 

A Angers, dans les serres horticoles, par définition abritées du vent, les chercheurs mettent au point avec leurs partenaires des dispositifs pour limiter la croissance des plantes. Des barres ou des lanières passent régulièrement sur les cultures et courbent les tiges, imitant l’effet du vent et permettant de contrôler la croissance en hauteur et la ramification.

 

(1) Lerfob : UMR1092 LERFoB Laboratoire d'Etudes des Ressources Forêt-Bois, centre Inra de Nancy.

L’influx nerveux existe chez les plantes

Dès les années 1900, le biologiste indien Chandra Bose a montré l’existence de signaux électriques chez les plantes. Il a mesuré une réponse analogue au potentiel d’action d’un neurone après stimulation d’une feuille de sensitive (1). Bien que la plante ne possède pas de nerfs, les cellules végétales transmettent des signaux électriques comparables aux influx nerveux des animaux. Le phloème, qui conduit la sève élaborée, constituerait une sorte de grand axone. On ne connait pas à ce jour d’équivalents végétaux des synapses animales (ces structures qui permettent à l’influx nerveux de passer d’un neurone à l’autre), mais les plantes produisent des analogues de neurotransmetteurs tels que le GABA.

(1) La sensitive est une petite plante tropicale qui replie ses feuilles en quelques secondes quand on la touche.

Les plantes communiquent ce qu’elles perçoivent

Rosette d'Arabidopsis thaliana. © MEDIENE Safia
Rosette d'Arabidopsis thaliana. © MEDIENE Safia

Un ensemble de travaux menés séparément dans et hors Inra conduisent à la conclusion que les plantes transmettent à leur voisine leur perception du vent. En effet, les plantes voisines de la plante qui reçoit le vent s’arrêtent aussi de pousser en hauteur dans la demi-heure qui suit. La transmission se fait via l’émission d’éthylène, une hormone mobilisée dans  les situations de stress.

Bruno Moulia rapporte d’autres travaux illustrant la communication entre plantes : des plantes en rosette d’Arabidopsis qui poussent côte à côte et finissent par se toucher ont un comportement particulier : les feuilles de la rosette se redressent, ce qui a pour conséquence que la plante devient visible pour sa voisine, en émettant du rouge sombre. Les plantes ont ainsi tout loisir de s’écarter les unes des autres. « La plante perçoit le contact et délivre un message d’avertissement, comme un carton rouge, pour inviter à garder ses distances. Je l’assimile à une ébauche de geste et cela ouvre des pistes de réflexion », conclut le chercheur.